DATN nghiên cứu và xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển một hệ thống độc lập bằng mạng SCADA

MỤC LỤCCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI11.1 Đặt vấn đề.11.2 Lý do chọn đề tài.11.3 Giới thiệu về mạng SCADA:31.4 Tổng quan đề tài:41.5 Ưu nhược điểm của đề tài.51.5.1 Ưu điểm.51.5.2 Nhược điểm61.6 Phương pháp sản xuất xi măng và một số hệ thống độc lập trong các nhà máy thực tế.61.6.1 Phương pháp sản xuất xi măng.61.6.2 Một số hệ thống trong các nhà máy sản xuất xi măng thực tế:7CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT92.1 Lý thuyết PLC.92.2 TIA Portal102.3 Truyền thông S71200 qua cáp Ethernet14CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG193.1 Lưu đồ thuật toán.193.1.1 Lưu đồ thuật toán cho khối chính.193.1.1 Lưu đồ thuật toán cho khối phụ.203.2 Thiết kế giao diện SCADA.213.3 Các tag chương trình223.3.1 Các tag chương trình khối chính:223.3.2 Các tag chương trình khối phụ:26CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG314.1 Chương trình chính314.1.1 chương trình chính khối chính.314.1.2 chương trình chính khối phụ.334.2 Chương trình phụ.344.2.1 Chương trình phụ khối phụ.344.2.2 Chương trình phụ khối chính.42CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN555.1 Kết luận.555.2 Những điểm chưa làm được:555.3 Hướng phát triển dề tài.55TÀI LIỆU THAM KHẢO.56

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Lý do chọn đề tài 1

1.3 Giới thiệu về mạng SCADA: 3

1.4 Tổng quan đề tài: 4

1.5 Ưu nhược điểm của đề tài 5

1.5.1 Ưu điểm 5

1.5.2 Nhược điểm 6

1.6 Phương pháp sản xuất xi măng và một số hệ thống độc lập trong các nhà máy thực tế 6

1.6.1 Phương pháp sản xuất xi măng 6

1.6.2 Một số hệ thống trong các nhà máy sản xuất xi măng thực tế: 7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

2.1 Lý thuyết PLC 9

2.2 TIA Portal 10

2.3 Truyền thông S7-1200 qua cáp Ethernet 14

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 19

3.1 Lưu đồ thuật toán 19

3.1.1 Lưu đồ thuật toán cho khối chính 19

3.1.1 Lưu đồ thuật toán cho khối phụ 20

3.2 Thiết kế giao diện SCADA 21

3.3 Các tag chương trình 22

3.3.1 Các tag chương trình khối chính: 22

3.3.2 Các tag chương trình khối phụ: 26

CHƯƠNG 4: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 31

4.1 Chương trình chính 31

4.1.1 chương trình chính khối chính 31

4.1.2 chương trình chính khối phụ 33

4.2 Chương trình phụ 34

4.2.1 Chương trình phụ khối phụ 34

4.2.2 Chương trình phụ khối chính 42

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 55

5.1 Kết luận 55

5.2 Những điểm chưa làm được: 55

5.3 Hướng phát triển dề tài 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Hệ thống xuất xi măng rời của công ty xi măng vicem Hoàng Mai [2] 7

Hình 1.2: Hệ thống băng tải của công ty cổ phần xi măng vicem Hoàng Mai [3] 8

Hình 2.1: PLC S7-1200 [4] 9

Hình 2.2: CPU 1215C DC/DC/DC 10

Hình 2.3 a: Biểu tượng TIA Portal V14 12

b: Biểu tượng S7-PLCSIM V14 12

c: Biểu tượng Win cc RT Start 12

Hình 2.4: Giao diện vùng quản lý thiết bị, kết nối và cài đặt thông số 12

Hình 2.5: Giao diện vùng lập trình 14

Hình 2.6: Chọn PLC 15

Hình 2.7: Enable chức năng PUT/GET của PLC 15

Hình 2.8: Cấu hình và liên kết các PLC với nhau 16

Hình 2.9: Nguyên lý hoạt động lệnh PUT/GET [1] 16

Hình 2.10: Cấu hình phần truyền PUT 17

Hình 2.11: Thông số khối PUT [1] 17

Hình 2.12: Cấu hình phần nhận Get 18

Hình 2.13: Thông số lệnh GET [1] 18

Hình 3.1: Giao diện màn hình tổng quan 21

Hình 3.5: Các Default tag table 31đến 56 23

Hình 3.6: Các tag của INPUT 23

Hình 3.7: Các tag của OUTPUT 24

Hình 3.8: Các tag của miền nhớ trung gian INPUT 24

Hình 3.9: Các tag của miền nhớ trung gian OUTPUT 25

Hình 3.10: Các tag của xung P 25

Hình 3.11: Các tag của giá trị cài đặt và thực tế 26

Hình 3.12: Các tag của Default tag table từ 1 đến 31 26

Hình 3.13: Các tag của Default tag table từ 31 đến 49 27

Hình 3.14: Các tag của INPUT 27

Hình 3.15: Các tag của OUTPUT 28

Hình 3.16: Các tag của miền nhớ trung gian INPUT 28

Hình 3.17: Các tag của miền nhớ trung gian OUTPUT 29

Hình 3.18: Các tag của xung P 29

Hình 3.19: Các tag của giá trị cài đặt và thực tế 30

Hình 3.20: Các tag của miền nhớ mô phỏng 30

Hình 4.1: Network 1-4 của Main (OB1) khối chính 31

Hình 4.2: Network 5-9 của Main (OB1) khối chính 32

Hình 4.3: Network 10,11 của Main (OB1) khối chính 33

Hình 4.4: Network 1-3 của Main (OB1) khối phụ 33

Hình 4.5: Network 4-9 của Main (OB1) khối phụ 34

Hình 4.6: Startup [OB100] khối phụ 35

Hình 4.7 Network 1-2 của CD_AUTO [FC1] khối phụ 35

Hình 4.8: Network 3-7 của CD_AUTO [FC1] khối phụ 36

Hình 4.9: Network 1-5 của CD_MANUL [FC2] khối phụ 37

Hình 4.10: Network 6-7 của CD_MANUL [FC2] khối phụ 38

Hình 4.11: Network 1 của DOC_ANALOG [FC3] khối phụ 38

Hình 4.12: Network 1 của MO_PHONG [FC4] khối phụ 38

Hình 4.13 Network 2-4 của MO_PHONG [FC4] khối phụ 39

Hình 4.14 Network 5-7 của MO_PHONG [FC4] khối phụ 40

Hình 4.15 Network 8-11 của MO_PHONG [FC4] khối phụ 41

Hình 4.16 Network 1-2 của OUTPUT[FC5] khối phụ 41

Hình 4.17 Network 3-8 của OUTPUT[FC5] khối phụ 42

Hình 4.18 Network 1-3 của Startup [OB100] khối chính 43

Hình 4.19 Network 1 của CD_AUTO [FC1] khối chính 43

Hình 4.20 Network 2-3 của CD_AUTO [FC1] khối chính 44

Hình 4.21 Network 4-5 của CD_AUTO [FC1] khối chính 45

Hình 4.22 Network 6-7 của CD_AUTO [FC1] khối chính 46

Hình 4.23 Network 8 của CD_AUTO [FC1] khối chính 47

Hình 4.24 Network 1-4 của CD_MANUL [FC2] khối chính 47

Hình 4.25 Network 5-10 của CD_MANUL [FC2] khối chính 48

Hình 4.26 Network 11-14 của CD_MANUL [FC2] khối chính 49

Hình 4.27 Network 1 của DOC_ANALOG [FC3] khối chính 49

Hình 4.28 Network 1-3 của MO_PHONG [FC5] khối chính 50

Hình 4.29 Network 4-9 của MO_PHONG [FC5] khối chính 51

Hình 4.30 Network 1-6 của OUTPUT [FC4] khối chính 52

Hình 4.31 Network 7-10 của OUTPUT [FC4] khối chính 53

Hình 4.32 Network 11-14 của OUTPUT [FC4] khối chính 54

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề.

Với sự phát triển của nền sản xuất công nghiệp hiện đại, máy móc và trí tuệnhân tạo đang góp phần làm giảm sự hiện diện của con người trong các côngđoạn Dây chuyền tự động xuất hiện và đang trở thành xu thế trong nền công nghiệp

sẽ giải quyết tốt hơn bài toán năng suất, độ chính xác và tính ổn định trong sản xuất

Sự tồn tại của các dây chuyền sản xuất truyền thống sẽ dần mờ nhạt và bị thay thế.Tuy nhiên đó là chuyện của tương lai

Dựa vào yêu cầu chế tạo dây chuyền cho một công đoạn hoặc sản phẩm, cácnhà chế tạo máy tự động, dây chuyền tự động sẽ đưa ra phương án thiết kế, chế tạocũng như bố trí các máy móc, hệ thống băng tải, robot và vị trí đứng máy của ngườicông nhân trong dây chuyền Theo dây chuyền, các vật liệu được đưa vào quá trình

sơ chế, tinh chế, gia công để tạo ra một sản phẩm thành phẩm hoặc các bộ phận, chitiết máy chuyển qua công đoạn tiếp theo để được lắp ráp để chế tạo thành phẩm.Ngày nay, khoa học công nghệ đang phát triển với tốc độ rất nhanh Đồng thờiInternet đang ngày càng mở rộng với những khái niệm như công nghệ số, IOT (Internet of things), cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ 4 Điều này đã ảnh hưởng rất nhiều đến lĩnh vực tự động hóa hiện nay đối với việc xây dựng hệ thống giám sát

và điều khiển SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) từ xa cho dây chuyền sản xuất để đem lại hiệu quả sản phẩm tốt nhất

Tại trường Đại Học Duy Tân, Khoa Điện- Điện Tử, ngành Điện tự động, cácdòng PLC Siemen đã được đầu tư và nghiên cứu rất nhiều Tuy nhiên, vẫn chưa cónhiều đề tài nghiên cứu và xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển một hệthống độc lập bằng mạng SCADA

1.2 Lý do chọn đề tài.

Ngành xi măng thế giới hiện đang trong giai đoạn bão hòa với tốc độ tăngtrưởng về sản lượng sản xuất và tiêu thụ hàng năm giảm dần, chỉ còn đạt lần lượt2,3%/năm và 2,1%/năm trong giai đoạn 2010 - 2019 Sản xuất và tiêu thụ xi măngtập trung chính ở khu vực châu Á Tổng sản lượng năm 2019 của khu vực châu Áchiếm 73% tỷ trọng sản xuất và 81% tỷ trọng tiêu thụ toàn thế giới Trong đó, thịtrường Trung Quốc dẫn đầu với sản lượng tiêu thụ và sản xuất chiếm hơn 50% tổng

sản lượng xi măng toàn cầu Cạnh tranh gia tăng thúc đẩy nhu cầu cải tiến về côngnghệ sản xuất Các doanh nghiệp xi măng trên thế giới đang tập trung phần lớnnguồn lực cho các hoạt động nghiên cứu và đầu tư vào các công nghệ để tiết giảmchi phí sản xuất và gia tăng lợi thế cạnh tranh trước tình hình bão hòa của thịtrường, đồng thời đối phó với vấn đề ô nhiễm trong sản xuất để hướng tới mục tiêuphát triển bền vững trong tương lai

Dự báo trong giai đoạn 2020 – 2030, tăng trưởng nhu cầu xi măng toàn cầutiếp tục chậm lại, duy trì ở mức ~1,6%/năm do xu hướng cắt giảm sử dụng xi măngtại thị trường Trung Quốc trong các năm tới Nhu cầu tiêu thụ được kỳ vọng dịchchuyển sang các thị trường Ấn Độ và Đông Nam Á, với động lực từ các chính sáchkích thích phát triển xây dựng của chính phủ, cùng với tốc độ tăng trưởng dân số vàtốc độ đô thị hóa duy trì ở mức cao

Ngành xi măng Việt Nam bước vào giai đoạn tái cấu trúc Tăng trưởng về sảnlượng tiêu thụ và sản xuất xi măng của Việt Nam lần lượt ở mức 7,4%/năm và7,2%/năm trong giai đoạn 2010 – 2019 Tiêu thụ trong nước hiện đóng góp 68% vàxuất khẩu đóng góp 32% tổng sản lượng tiêu thụ Hình thành các rào cản gia nhậpngành xi măng trong nước giúp giảm bớt áp lực cạnh tranh trong ngành Chính phủđang ngày càng siết chặt các điều kiện cấp phép đầu tư đối với các dự án xi măngmới và hạn chế nguồn cung thông qua việc tăng các loại thuế, phí trong ngành

Dự báo trong giai đoạn 2020 – 2030, tăng trưởng về tiêu thụ và sản xuất ximăng ở Việt Nam lần lượt ở mức 2,4%/năm và 2,8%/năm, với công suất huy độngtoàn ngành duy trì trên mức 90% Nguồn cung xi măng từ các dự án xi măng mớigiảm dần và hiệu quả sản xuất trong ngành được cải thiện sẽ hỗ trợ tích cực cho cácdoanh nghiệp trong nước phát triển ổn định trong các năm tới

Từ những nhu cầu thiết thực trên cộng với hiện trạng nghiên cứu về dâychuyền sản xuất và mạng truyền thông SCADA nên em quyết định chọn tên đề tàilà:

“THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐỘC

1.3 Giới thiệu về mạng SCADA:

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) hiểu theo nghĩa truyềnthống là một hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu Nhằm hỗ trợ conngười trong quá trình giám sát và điều khiển từ xa SCADA là một hệ thống các yếu

tố phần mềm và phần cứng cho phép các tổ chức công nghiệp:

Kiểm soát các quy trình công nghiệp tại local hoặc tại các địa điểm từ xa

Theo dõi, thu thập và xử lý dữ liệu thời gian thực

Tương tác trực tiếp với các thiết bị như cảm biến, van, máy bơm, động cơ vànhiều thứ khác thông qua phần mềm giao diện người-máy (HMI)

Các hệ thống SCADA rất quan trọng đối với các tổ chức công nghiệp vì chúnggiúp duy trì hiệu quả, xử lý dữ liệu cho các quyết định thông minh hơn và truyền đạtcác vấn đề của hệ thống để giúp giảm thiểu downtime

- Mọi hệ thống SCADA đều có bốn thành phần chính sau:

Giao diện quá trình hoạt động: bao gồm các cảm biến, thiết bị đo, thiết bịchuyển đổi và các cơ cấu chấp hành

Trạm thu thập dữ liệu trung gian: là các khối thiết bị đầu cuối từ xa RTU(Remote Terminal Units) hoặc các khối điều khiển logic khả trình PLC(Programmable Logic Controllers) có chức năng giao tiếp với các thiết bị chấphành

Hệ thống truyền thông: bao gồm các mạng truyền thông công nghiệp, cácthiết bị viễn thông và các thiết bị chuyển đổi dồn kênh có chức năng truyền dữ liệucấp trường đến các khối điều khiển và máy chủ

Hệ thống điều khiển giám sát: gồm các phần mềm và giao diện người-máyHMI (Human Machine Interface)

- Lợi ích của SCADA:

Nâng cao năng suất: nhờ quá trình phân tích các quy trình sản xuất, nhà quản

lý có thể dùng các thông tin này để gia tăng hiệu quả sản xuất và cải tiến kỹ thuật

Cải thiện chất lượng sản phẩm: cũng thông qua việc phân tích các hoạt động,nhà quản lý có thể tìm cách hạn chế, ngăn chặn các sai sót trong quá trình sản xuất

Giảm chi phí vận hành và bảo trì: khi một hệ thống SCADA được lắp đặt,doanh nghiệp sẽ không cần quá nhiều nhân sự cho việc quản lý giám sát các thiết bị

hiện trường được đặt ở các vị trí xa Bên cạnh đó, doanh nghiệp cũng không phảichi trả cho các chuyến đi kiểm tra, bảo trì ở xa, thế nên, chi phí bảo trì cũng sẽ đượcgiảm bớt.

Bảo toàn vốn đầu tư: khi các chủ nhà máy đầu tư nâng cấp hoạt động sảnxuất, họ cần đảm bảo sự nâng cấp đó có tính sử dụng lâu dài Một hệ thống SCADAđược thiết kế mở sẽ cho phép chủ đầu tư chỉnh sửa, thay đổi tùy theo quy mô sảnxuất, nhờ đó giúp loại bỏ các hao hụt theo thời gian

1.4 Tổng quan đề tài:

Đề tài là quá trình khảo sát, nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát và điềukhiển hệ thống độc lập trong nhà máy xi măng bằng mạng scada

Quy trình công nghệ của dây chuyền sản xuất xi măng:

- Giai đoạn 1: Tách chiết nguyên liệu thô

- Giai đoạn 2: Phân chia tỷ lệ, trộn lẫn và nghiền

- Giai đoạn 3: Nung hổn hợp sản xuất xi măng

- Giai đoạn 4: Làm mát và nghiền thành phẩm

- Giai đoạn 5: Đóng bao và phân phốn sản phẩm

Sơ đồ khối về công nghệ sản xuất xi măng:

1.5 Ưu nhược điểm của đề tài.

- Có thể nhìn thấy những sự thay đổi quan trọng của hệ thống

- Xác định được các điểm gặp sự cố và xữ lý nhanh các sự cố đó

- Giúp hiểu được quá trình vận hành của một hệ thống

- Có thể kiểm soát được những điều kiện vận hành

- Có thể nghiên cứu hệ thống trong thời gian dài để có thể phát triển thêm hệthống

1.5.2 Nhược điểm

- Kết quả mô phỏng thì khác rất nhiều với thực tế vì bản chất của nhà máy vìbản chất ngẫu nhiên của hệ thống

- Có thể tiêu tốn nhiều thời gian và chi phí

- Mô phỏng không phải là công cụ tối ưu hiệu quả, nhưng lại hiệu quả để sosánh với các mô hình thay đổi

1.6 Phương pháp sản xuất xi măng và một số hệ thống độc lập trong các nhà máy thực tế.

1.6.1 Phương pháp sản xuất xi măng

Sản xuất xi măng theo phương pháp khô:

Các nguyên liệu đầu vào sẽ được sấy khô hoàn toàn 100%, sau đó mới thamgia vào quá trình nghiền nhỏ tạo thành bột mịn Từ bột mịn mới sản xuất ra xi măngđáp ứng tiêu chuẩn kỹ thuật và chất lượng vượt trội

- Ưu điểm: Tiết kiệm được nhiều nhiên liệu

- Nhược điểm:

Hỗn hợp không được đồng nhất,

Phân phối sản phẩm

Phải đặt thêm một số thiết bị sấy,

Tổn thất vì bay bụi nhiều, thải ra rất nhiều khí thải và khói bụi gây ô nhiễmmôi trường

Sản xuất xi măng theo phương pháp ướt:

Là phương pháp chê biến hỗn hợp nghiền thành 1 thể bùn đồng nhất có độ ẩm30-40%

tiêu tốn nhiều nhiên liệu

cồng kềnh khó lắp đặt, tốn nhiều nhân công

Hệ thống máy đóng bao gồm 4 máy đóng bao BMH kiểu quay 8 vòi với cânđịnh lượng tự động với năng suất 120 tấn/h một máy Các bao xi măng qua hệ thốngbăng tải được vận chuyển tới các máng xuất xi măng cho tàu hoả và ô tô với năngsuất mỗi máng xuất đạt 120 tấn/h Với hệ thống lấy mẫu tự động và tối ưu hoá kếtquả phân tích

Hình 1.1: Hệ thống xuất xi măng rời của công ty xi măng vicem Hoàng Mai [2]

- Hệ thống băng tải và gầu nâng:

Hệ thống băng tải và gầu nâng có tác dụng vận chuyển Clinker, thạch cao, than, đávôi… từ các các bồn chứa nguyên liệu tới các máy nghiền hay lò nung…

Hình 1.2: Hệ thống băng tải của công ty cổ phần xi măng vicem Hoàng Mai [3]

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết PLC.

 PLC S7 1200

Hình 2.1: PLC S7-1200 [4]

Bộ điều khiển S7-1200 được ra đời để thay thế cho dòng S7-200 trước đây củaSiemens trên xu hướng tích hợp bộ điều khiển, hệ thống mạng, hệ thống điều khiểngiám sát trong cùng một hệ thống với nền tảng TIA Portal

Bộ điều khiển logic khả trình (PLC) S7-1200 mang lại tính linh hoạt và sứcmạnh để điều khiển nhiều thiết bị đa dạng hỗ trợ các yêu cầu về điều khiển tự động

Sự kết hợp giữa thiết kế thu gọn, cấu hình linh hoạt và tập lệnh mạnh mẽ đã khiếncho S7-1200 trở thành một giải pháp hoàn hảo dành cho việc điều khiển nhiều ứngdụng đa dạng khác nhau

Kết hợp một bộ vi xử lý, một bộ nguồn tích hợp, các mạch ngõ vào và mạchngõ ra trong một kết cấu thu gọn, CPU trong S7-1200 đã tạo ra một PLC mạnh mẽ.Sau khi người dùng tải xuống một chương trình, CPU sẽ chứa mạch logic được yêucầu để giám sát và điều khiển các thiết bị nằm trong ứng dụng CPU giám sát các

Hình 2.2: CPU 1215C DC/DC/DCGiới thiệu PLC S71200 CPU 1215C DC/DC/DC:

- Kích thước: 11.60 x 13.90 x 8.90

- Bộ nhớ người dùng: Bộ nhớ làm việc: 100Kb

- Ngõ vào ra số :14 In/10 Out

- Ngõ vào ra tương tự: 2 out 0-20 mA, 2 in 0-10VDC

- Module tín hiệu mở rộng :8

- Board tín hiệu/truyền thông :1

- Module truyền thông: 3

- Bộ đếm tốc độ cao: 1 Pha 3 x 100KHZ/3 x 30KHZ, Pha 3 x 80KHZ/3 x20KHZ

- Số cổng Ethernet: 2

2.2 TIA Portal

TIA Portal viết tắt của Totally Integrated Automation Portal là một phần mềmtổng hợp của nhiều phần mềm điều hành quản lý tự động hóa, vận hành điện của hệthống Có thể hiểu, TIA Portal là phần mềm tự động hóa đầu tiên, có sử dụng chung

1 môi trường / nền tảng để thực hiện các tác vụ, điều khiển hệ thống

TIA Portal được phát triển vào năm 1996 bởi các kỹ sư của Siemens, nó chophép người dùng phát triển và viết các phần mềm quản lý riêng lẻ một cách nhanh

chóng, trên 1 nền tảng thống nhất Giải pháp giảm thiểu thời gian tích hợp các ứngdụng riêng biệt để thống nhất tạo hệ thống.

TIA Portal - Tích hợp tự động toàn diện là phần mềm cơ sở cho tất cả cácphần mềm khác phát triển: Lập trình, tích hợp cấu hình thiết bị trong dải sảnphẩm Đặc điểm TIA Portal cho phép các phần mềm chia sẻ cùng 1 cơ sở dữ liệu,tạo nên tính thống nhất, toàn vẹn cho hệ thống ứng dụng quản lý, vận hành

TIA Portal tạo môi trường dễ dàng để lập trình thực hiện các thao tác:

- Thiết kế giao diện kéo nhã thông tin dễ dàng, với ngôn ngữ hỗ trợ đa dạng

- Quản lý phân quyền User, Code, Project tổng quát

- Thực hiện go online và Diagnostic cho tất cả các thiết bị trong project để xácđịnh bệnh, lỗi hệ thống

- Tích hợp mô phỏng hệ thống

- Dễ dàng thiết lập cấu hình và liên kết giữa các thiết bị Siemens

Hiện tại phần mềm TIA Portal có nhiều phiên bản như TIA Portal V14, TIAPortal V15, TIA Portal V16 và mới nhất là TIA Portal V17 Tùy theo nhu cầu sửdụng mà người dùng sẽ lựa chọn cài đặt TIA portal phiên bản tương ứng

Ưu nhược điểm khi sử dụng TIA Portal:

Ưu điểm:

- Tích hợp tất cả các phần mềm trong 1 nền tảng, chia sẻ cơ sở dữ liệu chung

dễ dàng quản lý, thống nhất cấu hình Giải pháp vận hành thiết bị nhanh chóng, hiệuquả, tìm kiếm khắc phục sự cố trong thời gian ngắn

- Tất cả các yếu tố: bộ lập trình PLC, màn hình HMI được lập trình và cấuhình trên TIA Portal, cho phép các chuyên viên tiết kiệm thời gian thao tác, thiết lậptruyền thông giữa các thiết bị Chỉ với 1 biến số của bộ lập trình PLC được thả vàomàn hình HMI, kết nối được thiết lập mà không cần bất ký thao tác lập trình nào

Hạn chế: Do tích hợp nhiều phần mềm, cơ sở dữ liệu hệ thống lớn nên dung

lượng bộ nhớ khổng lồ Yêu cầu kỹ thuật cao của người lập trình, quản lý, tốn nhiềuthời gian để làm quen sử dụng

a b c

Hình 2.3 a: Biểu tượng TIA Portal V14 b: Biểu tượng S7-PLCSIM V14 c: Biểu tượng Win cc RT Start

Hình 2.4: Giao diện vùng quản lý thiết bị, kết nối và cài đặt thông số

4

3 2

5 1

STT Thành phần Chức năng

1 Vùng lập trình Chương trình được viết tại vùng này

2 Vùng công cụ Chứa các hàm chức năng lập trình

3 Vùng thông báo Hiển thị các thông báo và chỉnh sửa

2 Vùng hiển thị thiết bị Chứa các thiết bị và khả năng kết nối truyền

thông giữa các thiết bị

3 Vùng địa chỉ Cho phép xem và có thể điều chỉnh địa chỉ

của từng thiết bị, các ngõ vào ra của thiết bị

4 Vùng công cụ Vùng cho phép lựa chọn và thêm các thiết

bị

5 Vùng thông báo Hiển thị các thông báo và chỉnh sửa thông

số số thiết bị

Hình 2.5: Giao diện vùng lập trình

 Bảng chức năng vùng lập trình

2.3 Truyền thông S7-1200 qua cáp Ethernet

S7 communication là một kiểu kết nối hỗ trợ kết nối truyền nhận tín hiệu giữa

2 hay nhiều thiết bị của hãng Siemmens thông qua Profinet và Profibus

Với kiểu kết nối này thì Siemmens đã đưa ra 2 hàm dùng để ghi và đọc dữ liệulần lượt là Put và Get

Các bước làm sao để thực hiện việc truyền nhận dữ liệu giữa 3 PLC S7-1200:Bước 1: Tạo project mới bằng Tia Portal và chọn PLC mà bạn sử dụng Có thểchọn luôn 2 luôn 2 CPU trên cùng 1 project hoặc trên 2 project riêng biệt

3

Hình 2.6: Chọn PLCBước 2: Config để sử dụng chức năng Put-Get cho từng CPU.

Đầu tiên vào Device configuration -> General -> Profinet Interface -> Ethernetaddresses chọn địa chỉ IP cho từng CPU, chú ý 2 CPU phải có địa chỉ IP khác nhaunhưng phải cùng dải địa chỉ

Với bản TIA V14 thì: Device configuration -> General -> Protection &Security -> Connection mechanisms tích vào ô Permit access with PUT/GET…

Hình 2.7: Enable chức năng PUT/GET của PLC

Tiếp theo chọn vào Devices & networks  Network view sau đó sẽ xuất hiên

1 bảng, sau đó ta chọn vào Connections tìm đến S7-Connection

Sau đó kích chuột phải vào vị trí jack cắm mạng trên con PLC1 kéo vào vị trí

Hình 2.8: Cấu hình và liên kết các PLC với nhau

Bước 3: Khởi tạo dữ liệu

Về nguyên lý, lệnh PUT/GET sẽ được lập trình trên 1 PLC Vì vậy chúng ta sẽxem xét PLC nào chủ động thì sẽ lập trình PUT/GET trên PLC đấy

 Lệnh PUT:

Hình 2.10: Cấu hình phần truyền PUT

 Chi tiết các thông số:

Hình 2.11: Thông số khối PUT [1]

 Lệnh GET:

Hình 2.12: Cấu hình phần nhận Get

 Chi tiết các thông số:

Hình 2.13: Thông số lệnh GET [1]

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Lưu đồ thuật toán.

3.1.1 Lưu đồ thuật toán cho khối chính

Đ

Lọc bụi

Tháp trao đổi nhiệt

Nhập: KL Đá vôi,

KL Đá sét Nhập

Nhập: KL Clinker,

KL TC-PG Nhập

Nhập: KL Than đá Nhập

Làm mát

S

KL ĐS (tt) =KL ĐS (n) KL ĐV (tt)

=KL ĐV (n)

Đ S

Nghiền thô

Nghiền Clinker

KL TĐ (tt) =KL TĐ(n) (n)12h00

Nung

Bắt đầu

END

Đ

KL Clinker (tt) =KL Clinker(n) KL TC-PG (tt)

=KL TC-PG (n)

S

3.1.2 Lưu đồ thuật toán cho khối phụ.

S

CB VT2 = 1

Đ

S S

CB VT1=1

Set ĐC Bơm XM Set ĐC Nạp Thô Set ĐC Sục khí Reset ĐC Quay

KL=50kg

Set ĐC Quay Bắt đầu

END

CB Bao =1

Đ

Đ Reset XL kẹp Set XL đá bao

3.2 Thiết kế giao diện SCADA.

Dựa vào hộp công cụ cơ bản mà ta thiết kế được giao diện SCADA

Hình 3.1: Giao diện màn hình tổng quan

Hình 3.2: Giao diện dây chuyền sản xuất Xi măng

Hình 3.3: Giao diện dây chuyền đóng bao Xi măng

3.3 Các tag chương trình

3.3.1 Các tag chương trình khối chính:

 Default tag table

Hình 3.4: Các Default tag table 1đến 31

Hình 3.5: Các Default tag table 31đến 56

 INPUT tag

Hình 3.6: Các tag của INPUT

 OUTPUT Tag

Hình 3.7: Các tag của OUTPUT

 Miền nhớ trung gian của INPUT

Hình 3.8: Các tag của miền nhớ trung gian INPUT

 Miền nhớ trung gian của OUTPUT

Hình 3.9: Các tag của miền nhớ trung gian OUTPUT

 Tag xung P

Hình 3.10: Các tag của xung P

 Tag Giá trị cài đặt và thực tế:

Hình 3.11: Các tag của giá trị cài đặt và thực tế3.3.2 Các tag chương trình khối phụ:

 Default tag table

Hình 3.12: Các tag của Default tag table từ 1 đến 31